第20章 物質の状態の変化
固体・液体・気体の三態と、その間の変化の名前。沸点と圧力、蒸気圧、潮解・風解まで。
1. 物質には三つの姿がある（三態）
同じ物質でも、温度や圧力によって姿が変わります。
・固体 … 形も体積も決まっている（氷）
・液体 … 体積は決まっているが、形は入れ物に合わせて変わる（水）
・気体 … 形も体積も決まっておらず、広がっていく（水蒸気）
この三つを物質の三態といいます。姿が変わっても、水は水のまま。別の物質になるわけではないので、状態の変化は物理変化です（第23章でくわしく）。
2. 状態の変化の名前
・融解 … 固体 → 液体（氷が融ける）
・凝固 … 液体 → 固体（水が凍る）
・蒸発（気化） … 液体 → 気体（水たまりが乾く）
・凝縮（液化） … 気体 → 液体（冷たいコップの外側に水滴がつく）
・昇華 … 固体 → 気体（ドライアイスが小さくなる、防虫剤のナフタレンが減る）
気体 → 固体の変化も、試験では昇華と呼ぶことがあります（最近の高校教科書では「凝華」と呼び分けています）。
融解・蒸発・昇華（固体→気体）は熱を吸収し、凝固・凝縮は熱を放出します。状態が変わっている最中は、加えた熱が状態を変えることに使われるので、温度は上がりません。この熱を潜熱（融解熱・蒸発熱など）といいます。
水は蒸発熱がとても大きい物質です。水をかけて火を消す「冷却消火」がよく効くのは、水が蒸発するときに周りから多くの熱をうばうからです。
3. 蒸気圧と沸点
液体の表面からは、いつも少しずつ分子が飛び出しています（蒸発）。ふたをした入れ物の中で、蒸発と凝縮がつり合ったときの蒸気の圧力を飽和蒸気圧（蒸気圧）といいます。
・温度が高いほど、蒸気圧は大きくなる
・蒸気圧が大きい液体ほど、蒸発しやすい
液体の蒸気圧が、まわりの圧力（外圧）と等しくなると、液体の内部からも盛んに蒸発が起こります。これが沸騰で、そのときの温度が沸点です。
だから沸点は、まわりの圧力で変わります。
・外圧が低い（高い山の上）→ 沸点は下がる
・外圧が高い（圧力鍋の中）→ 沸点は上がる
水の沸点が100℃というのは、1気圧（1.013×10⁵Pa）のときの値です。
純物質は決まった融点・沸点を持ちますが、ガソリンや灯油のような混合物は、一つの決まった沸点を持たず、ある温度の幅で沸騰します。
4. 潮解と風解
・潮解 … 固体が空気中の水分（湿気）を吸って、その水に溶けてしまう現象。例：水酸化ナトリウム、塩化カルシウム
・風解 … 水を含んだ結晶（結晶水を持つ物質）が、空気中で結晶水を失って粉末状になる現象。例：炭酸ナトリウム十水和物（Na₂CO₃・10H₂O）
「潮」は湿って溶ける、「風」は乾いて崩れる、と覚えると区別しやすくなります。
5. 危険物の安全とのつながり
第4類の危険物（引火性液体）は、液体そのものではなく、液面から出た蒸気が空気と混ざって燃えます。
液温が上がると蒸気圧が大きくなり、蒸気がたくさん出ます。夏の直射日光でドラム缶や携行缶が温まると危ないのはこのためです。東京消防庁も、ガソリンについて「揮発しやすく、その蒸気は空気より重いので滞留しやすい」と注意をよびかけています。
蒸気が低い所にたまりやすい物は、床に近い所の換気や、火花の出る機器を低い位置に置かないことが大切です。
POINT
6. ここだけは覚える
・融解・凝固・蒸発・凝縮・昇華の向き（どの状態からどの状態へ）
・状態変化の最中は温度が一定（潜熱）
・温度が上がると蒸気圧は大きくなる
・蒸気圧＝外圧で沸騰。外圧が低いと沸点は下がる
・混合物は決まった沸点を持たない
・潮解（湿気を吸って溶ける）と風解（結晶水を失って粉になる）の区別
・熱量の計算：Q＝（質量）×（潜熱）、Q＝（質量）×（比熱）×（温度差）